本发明专利技术涉及一种二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的制备方法，该方法先通过光沉积方法在二氧化钛纳米带表面沉积大量银纳米颗粒，然后经过在氯金酸溶液中的原位置换反应，得到双金属负载型的催化剂，最后将催化剂抽滤压制成膜，制得二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂。本发明专利技术制得的催化剂表面的颗粒分布均匀、粒径较小、成分组成量化可控、而且具有高催化活性、高选择性和高稳定性，易于回收和重复利用，并且此方法适用于大规模的产业化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其涉及一种可用于醇类选择性氧化、CO氧化以及甲醇、甲酸电催化氧化等过程的成分可调的二氧化钛纳米带负载双金属催化剂及其整体式催化剂的制备方法，属于化学催化剂
技术介绍
光沉积是一种常见的负载方法，即在某种条件下，金属盐溶液在有半导体物质存在及光照的条件下被还原为金属单质的过程。目前，选用此方法沉积材料的对象多为半导体的单金属负载，在有空穴复合剂的金属盐溶液中，加入半导体材料，在光照条件下制备负载型材料。原位置换是一种常见的化学反应，即在某种条件下，金属的盐溶液在加入另一种活泼的金属单质后，溶液中的金属离子会被置换出来，生成单质的过程。目前，选用此方法制备的材料多为活泼金属及其合金。近年来，研究人员开始采用光沉积法制备负载型的催化剂和光催化剂，如2000年，Denis Mas等人采用光沉积法制备了 Ag/Ti02光催化剂来催化降解N2O (Journal ofCatalysis 2000 194:71_79);2004年,Mark A. Barteau等通过光沉积的方法制备了分散均匀的八8/1102和411/1^02催化剂(Nano Letters 20055:2058-2062)。因此，光沉积法已经成为制备催化材料的有效方法之一，这种方法简单可行，操作简便，易于重复，并且能得到单质态金属，适用于较大规模的制备负载型催化材料，而且通过控制光沉积时间和光照强度还可以控制沉积金属颗粒的大小及分散程度。近年来，研究人员开始采用原位转换法制备合金材料，如2006年，Younan Xia等用原位转换法制备了金银纳米空盒(J. AM. CHEM. S0C. 2007129:1733-1742)。因此原位置换法也是制备合金材料的有效方法之一，这些方法简单可行，操作简便，重复性好，适用于大规模合金材料的制备，而且通过控制沉积时间和溶液浓度来控制置换程度及成分组成比例。但是上述这些研究都是着眼于单一的负载型金属催化剂和非负载型的合金材料，而且负载的合金颗粒不能达到纳米尺寸及均匀分布。现有报道中关于制备合金负载型催化剂的方法多采用浸溃法，这种方法过程复杂，且产物不容易分离，负载量小等。另外现有报道中制备的催化剂在催化反应的过程中催化效率较低，选择性不好，容易烧结，最重要的是稳定性差，难以达到长时间的催化要求。采用光沉积-原位置换法制备负载型催化剂，特别是在二氧化钛纳米带上负载双金属催化剂及其整体式催化剂尚末见报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了，用本专利技术制备的催化剂，表面的颗粒分布均匀、粒径较小、成分组成量化可控、而且具有高催化活性、高选择性和高稳定性，易于回收和重复利用，并且此方法适用于大规模的产业化应用。本专利技术的主要技术方案先通过光沉积方法在二氧化钛纳米带表面沉积大量银纳米颗粒，然后经过在氯金酸溶液中的原位置换反应，得到双金属负载型的催化剂，最后将催化剂抽滤压制成膜，实现整体催化剂的制备。，包括如下步骤(I)将二氧化钛均匀分散在摩尔浓度8 12M的氢氧化钠溶液中，二氧化钛与氢氧化钠溶液的质量体积比为(I 10) :400，单位g/ml，于恒温干燥箱中180 220°C碱热反应24 72小时，得到钛酸钠纳米带；然后于摩尔浓度O. 05 O. 2M的盐酸溶液中进行离子交换，得到钛酸纳米带，再将钛酸纳米带于马弗炉中500 700°C煅烧I 3小时，得到二氧化钛纳米带；(2)取步骤(I)制得的二氧化钛纳米带按照质量体积比1: (100 400)的比例超声均勻分散于无水乙醇中，单位g/ml,制得二氧化钛乙醇悬池液；将硝酸银按照质量体积比(I 10) : (O. 5 2)的比例溶解于无水乙醇中，单位g/L ;制得硝酸银的乙醇溶液；将二氧化钛乙醇溶液与硝酸银的乙醇溶液按照体积比1: (I 2)混合均匀，20 1000W氣灯照射下沉积I IOmin,水洗,制得二氧化钛纳米带负载银样品；(3)将步骤(2)制得的二氧化钛纳米带负载银样品按质量体积比1: (O. 2 15)分散于去离子水中，单位mg/ml,在120 160°C油浴条件下,搅拌2 30min,然后按步骤(2)制得的二氧化钛纳米带负载银样品的质量体积比1: (I 10)加入质量浓度为O.1 10g/L氯金酸溶液中，单位g/ml,继续搅拌I 30min,经离心、水洗,制得到二氧化钛纳米带负载双金属催化剂；(4)将步骤(3)中得到的二氧化钛纳米带负载双金属催化剂经过抽滤压膜，制得直径为5 10_的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂。根据本专利技术优选的，所述步骤(I)中二氧化钛与氢氧化钠悬浊液的质量体积比为1:200。根据本专利技术优选的，所述步骤(I)中碱热反应时间为48 72小时。根据本专利技术优选的，所述步骤(2)中氙灯照为在20 500W氙灯下照射I 5min。根据本专利技术优选的，所述步骤(2)中水洗为用无水乙醇洗I 3遍，然后用无氧去离子水洗I 5遍。根据本专利技术优选的，所述步骤(2)中硝酸银与无水乙醇的质量体积比为(I 5):(O. 5 2)。根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中离心条件为10000 15000转/分钟，离心2 5分钟。根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中水洗为用质量浓度为I 10%稀氨水洗I 3遍，然后再用去离子水洗I 3遍；或用饱和氯化钠溶液洗I 3遍,再用去离子水洗I 3遍；或用O. 05 O. 5M的硝酸铁溶液浸泡10 30min,再用去离子水洗I 3遍。根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中油浴温度为120 140°C，搅拌时间为10 20mino根据本专利技术优选的，所述步骤(3)中氯金酸溶液的浓度为5 10g/L，继续搅拌时间为20 30min。本专利技术具有以下优点1、本专利技术通过光沉积-原位置换法制得表面贵金属颗粒分布均匀、高催化活性、高选择性、高稳定性的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂；2、本专利技术制得的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂，其表面贵金属颗粒大小、负载量可调可控，可以通过改变双金属的组成比例来提高催化剂的催化活性；3、本专利技术所述的制备方法通过先光沉积，后原位置换的方法，可以使二氧化钛纳米带单金属负载变成双金属负载，简单实现二氧化钛纳米带的双金属异质结构，且金属组成比例可调控；4、本专利技术制得的催化剂是二氧化钛纳米带负载双金属催化剂及其整体式催化剂，工艺简单，操作方便，重复性好，且具有高催化活性、高选择性和高稳定性；5、本专利技术所述制备的二氧化钛纳米带负载双金属催化剂，可以经过抽滤压膜，制得整体式催化剂，能够宏观独立存在，且易于回收循环利用。附图说明图1、实施例2制得的二氧化钛纳米带负载双金属催化剂及其整体式催化剂的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)照片。图2、实施例2制得的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的扫描电子显微镜(SEM)照片。图3、实施例1制得的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的X射线光电子能谱(XPS)分析结果。图4、实施例1制得的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的光学照片。图5、实施例1制得的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂在立式石英管反应器中的光学照片。图6、不同方法制得的不同催化剂催化性能对比柱状图。图7、二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂在苯甲醇气相催化氧化反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将二氧化钛均匀分散在摩尔浓度8～12M的氢氧化钠溶液中，二氧化钛与氢氧化钠溶液的质量体积比为（1～10）:400，单位g/ml，于恒温干燥箱中180～220℃碱热反应24～72小时，得到钛酸钠纳米带；然后于摩尔浓度0.05～0.2M的盐酸溶液中进行离子交换，得到钛酸纳米带，再将钛酸纳米带于马弗炉中500～700℃煅烧1～3小时，得到二氧化钛纳米带；（2）取步骤（1）制得的二氧化钛纳米带按照质量体积比1:（100～400）的比例超声均匀分散于无水乙醇中，单位g/ml，制得二氧化钛乙醇悬浊液；将硝酸银按照质量体积比（1～10）:（0.5～2）的比例溶解于无水乙醇中，单位g/L；制得硝酸银的乙醇溶液；将二氧化钛乙醇溶液与硝酸银的乙醇溶液按照体积比1:（1～2）混合均匀，20～1000W氙灯照射下沉积1～10min，水洗，制得二氧化钛纳米带负载银样品；（3）将步骤（2）制得的二氧化钛纳米带负载银样品按质量体积比1:（0.2～15）分散于去离子水中，单位mg/ml，在120～160℃油浴条件下，搅拌2～30min，然后按步骤（2）制得的二氧化钛纳米带负载银样品的质量体积比1:（1～10）加入质量浓度为0.1～10g/L氯金酸溶液中，单位g/ml，继续搅拌1～30min，经离心、水洗，制得到二氧化钛纳米带负载双金属催化剂；（4）将步骤（3）中得到的二氧化钛纳米带负载双金属催化剂经过抽滤压膜，制得直径为5～10mm的二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂。...
【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛纳米带负载双金属整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将二氧化钛均匀分散在摩尔浓度8 12M的氢氧化钠溶液中，二氧化钛与氢氧化钠溶液的质量体积比为(I 10) :400，单位g/ml，于恒温干燥箱中180 220°C碱热反应24 72小时，得到钛酸钠纳米带；然后于摩尔浓度0. 05 0. 2M的盐酸溶液中进行离子交换，得到钛酸纳米带，再将钛酸纳米带于马弗炉中500 700°C煅烧I 3小时，得到二氧化钛纳米带； (2)取步骤(I)制得的二氧化钛纳米带按照质量体积比1:(100 400)的比例超声均匀分散于无水乙醇中，单位g/ml，制得二氧化钛乙醇悬浊液； 将硝酸银按照质量体积比(I 10) : (0. 5 2)的比例溶解于无水乙醇中，单位g/L ；制得硝酸银的乙醇溶液； 将二氧化钛乙醇溶液与硝酸银的乙醇溶液按照体积比1:(1 2)混合均匀，20 1000W氣灯照射下沉积I IOmin,水洗,制得二氧化钛纳米带负载银样品； (3)将步骤(2)制得的二氧化钛纳米带负载银样品按质量体积比1:(0. 2 15)分散于去离子水中，单位mg/ml,在120 160°C油浴条件下,搅拌2 30min,然后按步骤(2)制得的二氧化钛纳米带负载银样品的质量体积比1: (I 10)加入质量浓度为0.1 10g/L氯金酸溶液中，单位g/ml,继续搅拌I 30min,经离心、水洗,制得到二氧化钛纳米带负载双金属催化剂； (4)将步骤(3)中得到的...
【专利技术属性】
技术研发人员：许效红，管瑜，刘宏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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